El puente peatonal como conexión y destino
Crédito de la imagen: Por Flausa123 - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29927487
Los puentes han sido un medio para conectar a las personas ante la presencia de obstáculos peligrosos o insuperables. Ya sea de madera o de piedra, los humanos han construido estructuras para proporcionar los medios para vincular a sus comunidades para el comercio, los recursos y los viajes. Los primeros puentes fueron, sin duda, puentes peatonales. Es bastante irónico que ahora, con la invención del automóvil, un puente deba identificarse como puente peatonal cuando no da cabida al tráfico de vehículos. Independientemente de cómo se llamen, los puentes peatonales han experimentado una gran transformación en forma y función a lo largo de la historia. Desde formas modestas hasta estructuras icónicas, la sociedad ha redefinido lo que es y puede ser el puente peatonal.
Durante gran parte de la historia, el puente peatonal conectaba dos puntos en la distancia más corta posible. Definidos por rutas de viaje históricas y topografía, los ingenieros, antes de ser conocidos como tales, utilizarían todos los medios a su disposición para salvar la brecha que tenían ante ellos. La estética rara vez, o nunca, fue una consideración en el trazado o diseño del puente. Con recursos limitados y la posibilidad de que un puente fuera destruido periódicamente por inundaciones o guerras, la necesidad de considerar la estética ocupaba un lugar bajo en la lista de prioridades de los constructores.
Cuando el arte y la estética comenzaron a incorporarse a los puentes, fue una adición a la estructura, más que el propósito de la estructura. Se incorporaron espectaculares pilastras y esculturas en barandillas y columnas. Puentes como el Rialto y el Ponte Vecchio en Italia se utilizaron para crear espacio de construcción adicional que aprovechaba la arquitectura contemporánea de la época. Si bien los ingenieros aprecian la forma de los puentes clásicos por su elegancia en forma y diseño, ha habido un claro giro en el propósito de algunos puentes peatonales modernos. El deseo de una estructura icónica se ha convertido en el propósito del puente y la función pasa a un segundo plano en el diseño.
Deseo icónico
¿Por qué ha ocurrido esto? Los propietarios reconocen que los puentes crean una sensación de lugar para una comunidad. Esto se puede ver fácilmente en puentes atemporales como el puente Golden Gate y el puente de Brooklyn. Cada una es sinónimo de San Francisco y Nueva York respectivamente, creando una piedra de toque para que el mundo identifique cada ciudad. La realidad es que no todas las ciudades o comunidades tienen una bahía o un río que justifique el extraordinario esfuerzo y gasto de construir un mega puente. En cambio, los propietarios ahora han recurrido al puente peatonal como elemento de infraestructura elegido para ser el ícono de la comunidad.
El giro en el diseño se basa en un cambio de perspectiva fundamental en el propósito de un puente peatonal. El objetivo de un puente icónico es crear un lugar de reunión en lugar de un lugar de transporte. La intención de los propietarios es que su comunidad tenga un puente que sea una experiencia para los peatones. Un lugar de interacción con la forma del puente y el entorno en el que se ubica. El objetivo final es un puente que atraiga tanto a la comunidad como a los turistas a un lugar de comercio o belleza.
Un buen ejemplo de esto es el Puente del Reloj de Sol en Redding, California. Construido sobre el río Sacramento en 2004, este diseño atirantado de Santiago Calatrava es un puente que antepone la forma estética a la utilidad. El puente brinda a los usuarios la oportunidad de interactuar con el río Sacramento y el puente día y noche. Este puente icónico es una atracción turística y lleva a los viajeros por la Interestatal 5 al centro de Redding, brindando a los turistas una razón para detenerse cuando de otro modo no lo habrían hecho.
Un salto adelante
El nuevo apetito por estructuras peatonales icónicas ha aumentado con los avances de los métodos de análisis computacional disponibles tanto para ingenieros como para arquitectos. Los propietarios de esta nueva ola de diseño de puentes peatonales han presionado a los arquitectos para que creen estructuras impresionantes que no puedan ignorarse y han desafiado a los ingenieros a hacer que los diseños funcionen. Los arquitectos e ingenieros han tenido durante mucho tiempo los medios para concebir formas dramáticas y analizar estructuras complejas, pero el acceso cada vez mayor a la potencia de las computadoras personales ha reducido la barrera de entrada para crear, analizar y construir elementos geométricos complejos que conforman puentes peatonales icónicos. Los ingenieros y arquitectos modernos pueden aprovechar este poder computacional para generar y analizar geometrías más complejas con mayor rapidez y precisión que nunca.
Varios ejemplos modernos de puentes peatonales icónicos diseñados por TYLin que demuestran la evolución del aprovechamiento del poder computacional son el puente peatonal Harbour Drive (San Diego, California), los puentes peatonales gemelos de la ciudad de Lusail (Lusail, Qatar) y el puente peatonal Dublin Link ( Dublín, Ohio). El puente peatonal Harbor Drive es un cruce de peatones emblemático en San Diego que se diseñó al principio de la evolución de las herramientas de diseño computacional. El modelo del arquitecto se realizó completamente en 3D y la información de este modelo fue útil para crear modelos de elementos finitos (FEM) 4D que siguieron de cerca los efectos dependientes del tiempo como la cuarta dimensión. Los ingenieros de diseño derivaron modelos 4D adicionales de elementos complejos específicos para garantizar la constructibilidad y mitigar conflictos, pero en general, el proceso se basó principalmente en la fuerza bruta y la preparación del plan realizada utilizando métodos 3D convencionales. En ese momento, este nivel de esfuerzo en el diseño estaba reservado para muy pocos proyectos emblemáticos en desarrollo. Avancemos varios años hasta el diseño de los puentes peatonales gemelos de la ciudad de Lusail que fueron una pieza central de la pasada Copa del Mundo en Qatar. Si bien los modelos arquitectónicos y FEM fueron los mismos que los descritos para Harbor Drive, se desarrollaron modelos estructurales completos en 2D de los puentes que contienen todos los elementos construidos en el puente. Estos se utilizaron mucho en la producción de planos y fueron fundamentales para minimizar los conflictos geométricos. Este nivel de esfuerzo estaba, en ese momento, todavía reservado para unos pocos proyectos seleccionados, sin embargo, la mejora en el desarrollo de modelos fue notable. Avanzando hacia el diseño del puente peatonal Dublin Link se realizaron más avances. Los modelos arquitectónicos, FEM y estructurales 3D se utilizaron intensamente como en Lusail, pero en este punto la metodología de diseño había evolucionado de tal manera que los distintos modelos podían comunicarse entre sí. La geometría de los modelos arquitectónicos informó los modelos estructurales 3D y los datos de ellos se utilizaron en parte para generar los modelos FEM y producir partes de los planos. Esto representó un cambio sísmico en el valor de cada uno de los modelos y, lo que es más importante, redujo las ramificaciones de los temidos cambios de última etapa. Dublin Link sirvió como trampolín para este tipo de ideología de diseño dentro de TYLin hasta el punto en que todos los proyectos exclusivos utilizan modelos vinculados, y nuestros proyectos más complejos tienen modelos FEM y producción de planos impulsados a partir de un único modelo 3D paramétrico. Esta progresión destaca los pasos que la industria ha dado para avanzar en el diseño computacional para mantenerse al día y, en algunos casos, impulsar el deseo de estructuras más icónicas.
El siguiente paso
Así como la ingeniería y el diseño arquitectónico han avanzado con la tecnología, también lo han hecho la construcción y la fabricación. Aunque los avances en la tecnología del diseño parecen estar en camino, los avances en la tecnología de fabricación y construcción aún están en su infancia. La mayoría de los avances importantes en la tecnología de puentes a lo largo de la historia se han debido a necesidades económicas. Espere que suceda lo mismo a medida que avanzamos hacia el futuro. El creciente deseo de contar con estructuras distintivas se está produciendo más rápido que el aumento de los presupuestos para pagarlas. De la misma manera que la tecnología de diseño ha permitido eficiencias en el análisis y diseño de estructuras icónicas, la tecnología de construcción puede dar paso a una fabricación y construcción más eficiente de estas estructuras. Si bien hay muchas tecnologías de construcción que entusiasman, la impresión 3D pasa a primer plano. El concepto ganador del Premio AISC Forge 2021 fue un puente peatonal a escala real impreso en 3D sobre un cañón en San Diego. Si bien la tecnología no lo permitirá todavía, no estamos muy lejos. La empresa de fabricación de robots aditivos MX3D ya ha impreso con éxito una estructura peatonal de acero en los Países Bajos y Autodesk, en colaboración con DAR Group, ha creado prototipos de numerosas estructuras peatonales de GFRP impresas en 3D. También existen otras estructuras impresas en 3D exitosas. El siguiente paso en el avance de puentes peatonales icónicos probablemente provendrá de la construcción y fabricación impresas en 3D, lo que permitirá a los arquitectos buscar diseños más ambiciosos y orgánicos, dejando a los ingenieros con más desafíos que resolver.
Conclusión
En esencia, los puentes proporcionan conexión. El impulso inicial para la construcción del puente fue conectar a una comunidad con sus necesidades básicas. La evolución social proporcionó el siguiente paso en la construcción de puentes que brindaron comodidad y cerraron brechas para que un vecindario pudiera ser un todo sin fisuras. Durante las últimas décadas, el impulsor más reciente ha sido el deseo de conectar a las personas con el puente y el entorno circundante. Crear un lugar de experiencia donde el puente en sí sea una obra de arte que complemente el entorno en el que está construido. El icónico puente peatonal se ha convertido en un lugar de estar en lugar de un lugar de paso.
Este nuevo nivel de diseño seguramente desafiará a los ingenieros y arquitectos en los próximos años de maneras inesperadas. Los diseños ya están traspasando los límites de tal manera que lo que se define en los códigos de diseño contemporáneos no se aplica y los ingenieros deben confiar en los primeros principios para resolver los problemas de ingeniería. Yuxtapuesto a esto está el uso de modelos FEM avanzados y paramétricos para comprender y definir el comportamiento estructural. Si a esto le sumamos las posibilidades ilimitadas que ofrece la impresión 3D, la idea de lo que es posible se hace añicos por completo. La forma en que los ingenieros se adapten a este nuevo mundo valiente dará forma al futuro de los puentes icónicos y a lo que se construya para las generaciones venideras.
Jeremy es un ingeniero de puentes profesional que brinda soluciones innovadoras a problemas de diseño únicos. Apasionado de la atención al cliente, la negociación y la tutoría del personal, es responsable de la gestión de proyectos y las operaciones del sector de puentes.
Bobby es ingeniero líder de puentes y se especializa en modelado paramétrico y diseño de puentes únicos y complejos. Impulsa las capacidades de la tecnología de diseño para agilizar el análisis y el diseño de puentes, especialmente para estructuras y geometrías complejas.